WO2021259753A1 - Verteilte wicklung - Google Patents

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WO2021259753A1
WO2021259753A1 PCT/EP2021/066418 EP2021066418W WO2021259753A1 WO 2021259753 A1 WO2021259753 A1 WO 2021259753A1 EP 2021066418 W EP2021066418 W EP 2021066418W WO 2021259753 A1 WO2021259753 A1 WO 2021259753A1
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WO
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contact pins
winding
reshaped
circumferential direction
adjacent
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PCT/EP2021/066418
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French (fr)
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Alexander RÖSSERT
Bernhard BYZIO
Kaijun XU
Kai MEHLSTÄUBL
Tobias Schrenk
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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Priority to US18/003,241 priority patent/US20230253845A1/en
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Definitions

  • the invention relates to a distributed winding for an electrical machine, in particular for use in a motor vehicle with a hybrid drive from Ver internal combustion engine and electrical machine.
  • the ends of the winding phases are connected to each other and to power electronics via electrically conductive connections.
  • the connec tions are usually made via busbars bent in the circumferential direction, the ends being connected to the busbar at their respective positions protruding from the coil body.
  • the object of the invention is to provide a distributed winding which can be operated with a high voltage. Another task is to provide sufficient insulation even with distributed windings for small-diameter electrical machines.
  • each Winding strand consists of at least one wire element, which has at least one groove area running axially in a groove and a connection area at both ends, the connecting areas projecting axially beyond the bobbin, each winding strand having contact pins formed by connecting areas at both ends, and wherein at least some of the contact pins of the same phase are arranged in adjacent grooves, characterized in that at least one of the adjacent contact pins of the same phase is deformed in the circumferential direction in order to minimize their distance from one another.
  • the distributed winding is formed by several sub-coils or winding strands.
  • the present application relates to windings in which at least two parallel-connected winding strands are provided per phase, whereby at least two, one per winding strand, are provided for each pole at which the winding strands end.
  • a higher number of holes of three, four or more can be provided, whereby three, four or more grooves arranged next to one another form a pole.
  • the number of parallel winding strands can be correspondingly higher, i.e. three, four or more parallel winding strands, although windings are also possible in which, for example, only two parallel winding strands are seen with a number of holes of three or four.
  • the winding phases are formed from wire elements, each of which has at least one slot area that extends straight along a slot and is followed by a connection area at the two ends, which protrudes axially beyond the coil body.
  • the connection areas are reshaped in the circumferential direction in order to enable a connection, in particular welding, of the connection area of the wire elements.
  • the contact pins are also reshaped in the circumferential direction.
  • a wire element can also have several groove areas which are connected by a further area.
  • the contact pins can optionally be connected, in particular welded, directly to one another and to a power connection, which simplifies the connection and makes it easier to produce.
  • conventional curved busbars can be dispensed with, and a direct connection via flat conductors or flexible cables between contact pins and power electronics is provided.
  • Another advantage is that the deformation increases the distance between at least the deformed contact pins and other components, especially further connection areas or contact pins, which improves or facilitates insulation and increases the creepage distances.
  • Embodiments of a winding are characterized in that the contact pins are bent towards one another in the circumferential direction, the contact pins each being reshaped in the direction of the plurality of further adjacent contact pins with the same phase.
  • the contact pins to be reshaped can all be reshaped in one circumferential direction. However, they can also be deformed in the opposite circumferential direction, that is to say deformed towards one another. In the case of two adjacent contact pins of a phase, the left contact pin to the right and the right contact pin to the left, viewed in the radial direction, are reshaped, whereby their common position is mediated. With more than two contact pins, preferably in the direction in which more contact pins of the same phase are present, for example those with the left contact pins in the direction of the two right contact pins with four parallel winding phases, whereby the respective inner contact pins can be correspondingly less shaped.
  • the middle one can accordingly not remain deformed and the neighboring pins on both sides can be deformed towards it.
  • the maximum degree of deformation of the individual contact pins can be kept low compared to deformation in one direction, as well as the Distance in both circumferential directions, but by a slightly smaller amount, can be enlarged ver.
  • Windings according to embodiments are characterized in that the wire elements have at least one turning area and are designed as hairpins or waveguides.
  • the wire elements can also have a turning area provided between the slot areas, as a result of which the wire elements form so-called hairpins, which are connected to one another in series via their connection areas, which do not represent a contact pin of a winding strand, in order to form the winding strands.
  • the wire elements can also have a multiplicity of groove areas and turning areas, as a result of which they form a wave-shaped conductor. As a result, a small number of wire elements, possibly only one wire element, is required per winding phase.
  • Embodiments of a winding are characterized in that the contact pins are additionally shaped around a twist angle in the circumferential direction.
  • the connection areas are shaped in the circumferential direction, usually in the opposite direction for each layer, by a certain angular area.
  • the contact pins are also reshaped in the circumferential direction with one of the further connection pins corresponding to the position of the angular range.
  • Windings according to embodiments are characterized in that a plurality of slot areas of wire elements lie next to one another in layers in the radial direction, and that the contact pins are arranged in a radially outer layer.
  • contact pins are preferably arranged in the radially outermost and / or radially inner layer.
  • Preferred embodiments of a winding are characterized in that the contact pins are additionally reshaped in the radial direction in a direction facing away from the further layers in order to increase the distance to radially adjacent turning areas and / or above all to increase connection areas.
  • the contact pins or preferably the respective layers are formed relative to one another in radial direction. This distance can take place accordingly by reshaping or widening one or both of the radially adjacent layers.
  • Another aspect of the invention is an electrical machine with a winding as described as a stator winding and / or rotor winding of the electrical machine's rule.
  • a winding as described as a stator winding and / or rotor winding of the electrical machine's rule.
  • Another aspect of the invention is a drive train for a vehicle with an electrical machine according to the description, whereby the use of correspondingly small and / or high voltage operated electrical machines in the drive train is improved.
  • a method of manufacturing a winding as described is also an aspect of the invention, the method comprising the steps of: e) inserting the wire elements into the grooves of a spool to form at least two layers; u) reshaping at least some of the contact pins to reduce the distance from one another in the circumferential direction; t) twisting of all contact pins and possibly further connection areas of a layer in a circumferential direction.
  • connection areas of a layer are deformed in the circumferential direction by an equal angle, the twist angle.
  • Any connection areas of an adjacent layer are preferably reshaped in the opposite direction, in particular an equal angular amount. This process is also known as twisting.
  • the contact pins of the same phase are deformed in the circumferential direction in order to reduce the distance between them.
  • the contact pins can be reshaped in one direction or in opposite directions.
  • a contact pin can also remain undeformed. The deformation allows the advantages described in connection with the winding to be achieved.
  • Embodiments of a method are characterized in that in a further step w) the distance in the radial direction at least between the layer with the contact pins and the adjacent layer is increased by reshaping at least one of the layers in the radial direction.
  • Adjacent layers are advantageously widened in the radial direction so that they have a greater radial distance from one another than their groove areas in the grooves of the coil former.
  • either only one of the layers can be reshaped in the radial direction or both. If both are reshaped, the reshaping can follow, depending on the configuration and total number of layers of the winding, in the opposite or the same radial direction with a different amount.
  • This widening - step w) - can take place before or after the further deformation step - step u) - and / or twisting - step t).
  • Process according to embodiments are characterized in that after step e) the further steps are carried out in any order.
  • the order of the transformations is arbitrary.
  • Embodiments of a method are characterized in that step u) takes place before step t).
  • the deformation of the contact pins to one another compared to the twisting involves a smaller degree of deformation, this can advantageously be done before the twisting.
  • the contact pins that are formed with respect to one another can then be reshaped together in the circumferential direction by the twist angle.
  • Embodiments of a method are characterized in that in step u) the reshaped contact pins are reshaped in the same circumferential direction.
  • Alternative embodiments of a method are characterized in that at least two contact pins are reshaped in step u), and that the reshaped contact pins are reshaped in the opposite circumferential directions.
  • Fig. 1 shows part of a prior art distributed winding.
  • FIG. 2 shows a similar to FIG. 1 section of aforementionedsbei game.
  • FIGS. 3A to 3C show alternative exemplary embodiments based on FIG. 3.
  • Fig. 4 shows a further embodiment.
  • Fig. 1 shows part of an axial portion of a distributed winding.
  • a distributed winding with hairpins as wire elements (D) is shown.
  • the wire elements (D) arranged in the coil body protrude with their connection areas (T) axially over the coil body.
  • the connection pins (T), which each represent one end of a winding strand, are the contact pins (K) and, in the embodiment shown, are longer than the other connection areas (T).
  • the contact pins (K) are twisted at the same angle in the circumferential direction as the further connection areas (T), which is why they are aligned in the radial direction with the connection areas, which are at least equidistant in the circumferential direction. This means that the contact pins (K) are also at the same distance from one another. This leads to the problem that in order to connect the contact pins (K) to power electronics, they each have to be individually connected to a circuit arrangement and the distance between different phases, in particular with regard to the required creepage distances, especially in high-voltage applications, is very small and under Circumstances is not sufficient.
  • Fig. 1 thus also represents a possible starting point for the present invention.
  • FIG. 2 is constructed analogously to FIG. 1, which is why reference is made to the above description.
  • the contact pins (K) are additionally shaped in the circumferential direction to a twist angle equal to the other connection areas (T) in order to bring the distance between contact pins (K) of the same phase or the parallel winding strands of a pole closer together .
  • FIG. 3 likewise shows, by way of example, two contact pins (K) of parallel winding phases of a pole. These are marked in Fig. 3 with “1" and "2".
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment in a representation analogous to FIGS. 3, 3A, 3B or 3C, with three parallel winding phases and thus three adjacent contact pins (K) being provided per pole.
  • the individual contact pins (K) are marked with “1”, “2” and “3” in the same way as in Fig. 3.
  • the contact pins (K) “2” and “3” are reshaped analogously to FIG. 3A in the direction of the contact pin (K) "1", with contact pin (K) "3” correspondingly stronger than contact pin (K) " 2 "is formed.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft eine verteilte Wicklung für eine elektrische Maschine mit einem Spulenkörper der eine Vielzahl von über den Umfang verteilte Nuten aufweist, wobei die Wicklung eine Lochzahl von mindestens zwei aufweist, wobei mindestens zwei parallele Wicklungsstränge pro Pol vorgesehen sind, wobei jeder Wicklungsstrang aus mindestens einem Drahtelement besteht, welches zumindest einen in einer Nut axial verlaufenden Nutbereich und an beiden Enden einen Anschlussbereich aufweist, wobei die Anschlussbereiche axial über den Spulkörper vorstehen, wobei jeder Wicklungsstrang durch Anschlussbereiche ausgebildete Kontaktpins an beiden Enden aufweist, und wobei zumindest ein Teil der Kontaktpins einer gleichen Phase in benachbarten Nuten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der benachbarten Kontaktpins einer gleichen Phase in Umfangsrichtung umgeformt ist, um deren Abstand zueinander zu minimieren. Weiter betrifft die Anmeldung eine elektrische Maschine hiermit sowie einen Antriebsstrang und ein Verfahren.

Description

Verteilte Wicklung
Die Erfindung betrifft eine verteilte Wicklung für eine elektrische Maschine, insbeson dere für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Ver brennungsmotor und elektrischer Maschine.
Im Stand der Technik sind neben konzentrierten Wicklungen auch elektrische Ma schinen mit verteilter Wicklung bekannt. Verteilte Wicklung werden in der Regel mit tels der sogenannten Hairpin-Technologie hergestellt, bei der mehrere Leiterele mente in die Nuten eines Spulenkörpers eingesetzt und zu entsprechenden Wick lungssträngen verbunden sind.
Die Enden der Wicklungsstränge werden über elektrisch leitende Verbindungen ge gebenenfalls miteinander und mit einer Leistungselektronik verbunden. Die Verbin dungen werden in der Regel über in Umfangsrichtung gebogene Stromschienen her gestellt, wobei die Enden jeweils an ihren vom Spulenkörper vorstehenden Position mit der Stromschiene verbunden werden.
Die Einhaltung der erforderlichen Isolierung sowie Kriechstrecken ist hierbei ein häu fig auftretendes Problem, insbesondere bei elektrischen Maschinen mit hoher Be triebsspannung und/oder kleinbauende elektrischen Maschinen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine verteilte Wicklung bereitzustellen, welche mit einer hohen Spannung betrieben werden kann. Eine weitere Aufgabe ist es auch bei ver teilten Wicklungen für elektrischen Maschinen mit kleinem Durchmesser eine ausrei chende Isolierung bereitzustellen.
Ein entsprechendes Herstellungsverfahren bereitzustellen stellt ebenfalls eine wei tere Aufgabe dar.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine verteilte Wicklung für eine elektrische Maschine mit einem Spulenkörper der eine Vielzahl von über den Umfang verteilte Nuten auf weist, wobei die Wicklung eine Lochzahl von mindestens zwei aufweist, wobei min destens zwei parallele Wicklungsstränge pro Pol vorgesehen sind, wobei jeder Wicklungsstrang aus mindestens einem Drahtelement besteht, welches zumindest einen in einer Nut axial verlaufenden Nutbereich und an beiden Enden einen An schlussbereich aufweist, wobei die Anschlussbereiche axial über den Spulkörper vor stehen, wobei jeder Wicklungsstrang durch Anschlussbereiche ausgebildete Kontakt pins an beiden Enden aufweist, und wobei zumindest ein Teil der Kontaktpins einer gleichen Phase in benachbarten Nuten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der benachbarten Kontaktpins einer gleichen Phase in Um fangsrichtung umgeformt ist, um deren Abstand zueinander zu minimieren.
Bei einer Lochzahl von zwei sind jeweils zwei nebeneinander angeordnete Nuten ei nem Pol zugeordnet. Die verteilte Wicklung ist durch mehrere Teilspulen oder Wick lungsstränge gebildet. Vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Wicklungen, bei de nen pro Phase jeweils mindestens zwei parallel geschaltete Wicklungsstränge vorge sehen sind, wodurch entsprechend pro Pol, an dem die Wicklungsstränge enden mindestens zwei, je einer pro Wicklungsstrang, vorgesehen sind.
Anstelle von einer Lochzahl von zwei kann auch eine höhere Lochzahl von drei, vier oder mehr vorgesehen sein, wodurch entsprechend drei, vier oder mehr nebeneinan der angeordnete Nuten einen Pol bilden. Hierbei kann auch die Anzahl von parallelen Wicklungssträngen entsprechend höher sein, also drei, vier oder mehr parallele Wicklungsstränge, wobei jedoch auch Wicklungen möglich sind, bei denen beispiels weise nur zwei parallele Wicklungsstränge bei einer Lochzahl von drei oder vier vor gesehen sind.
Die Wicklungsstränge sind aus Drahtelementen gebildet, welche jeweils mindestens einen gerade sich entlang einer Nut erstreckenden Nutbereich aufweisen, an den sich an den beiden Enden jeweils ein Anschlussbereich anschließt, welcher über den Spulenkörper axial vorsteht. Wird ein Wicklungsstrang aus mehreren miteinander, in Reihe, verbundenen Drahtelementen gebildet, sind die Anschlussbereiche in Um fangsrichtung umgeformt, um eine Verbindung, insbesondere Verschweißung, der Anschlussbereich der Drahtelemente zu ermöglichen. Die Kontaktpins sind in diesem Fall ebenfalls in Umfangsrichtung umgeformt. Bei einem Wicklungsstrang aus einem Drahtelement ist dies optional. Ein Drahtelement kann auch mehrere Nutbereiche aufweisen, welche durch einen weiteren Bereich verbunden sind.
Damit der Abstand in Umfangrichtung zwischen zwei benachbarter Kontaktpins einer gleichen Phase minimiert wird, ist zumindest einer der Kontaktpins umgeformt. Bei drei oder mehr benachbarten Kontaktpins gleicher Phase sind entsprechend zumin dest alle bis auf einen Kontaktpin entsprechend umgeformt. Hierdurch können die Kontaktpins gegebenenfalls direkt miteinander sowie mit einen Leistungsanschluss verbunden, insbesondere verschweißt, werden, wodurch die Verbindung vereinfacht und leichter herstellbar wird. Abhängig von der Anzahl von Wicklungssträngen, Pha sen und deren Verteilung über den Umfang kann gegebenenfalls auf übliche gebo gene Stromschienen verzichtet werden, und eine direkte Verbindung über Flachleiter oder flexible Kabel zwischen Kontaktpins und Leistungselektronik vorgesehen wer den. Somit wird der Aufbau vereinfacht, Bau raum eingespart und gegebenenfalls ein höherer Anteil an Gleichteilen für unterschiedliche elektrische Maschinen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die Umformung der Abstand zumindest der umgeformten Kontaktpins zu weiteren Bauteilen, vor allem weiterer Anschlussbereich oder Kontaktpins, vergrößert wird, wodurch eine Isolation verbessert beziehungs weise erleichtert wird und sich die Kriechstrecken vergrößern.
Ausführungsformen einer Wicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakt pins in Umfangsrichtung aufeinander zu gebogen sind, wobei die Kontaktpins jeweils in Richtung auf die Mehrzahl der weiteren benachbarten Kontaktpins mit gleicher Phase umgeformt sind.
Die umzuformenden Kontaktpins können alle in eine Umfangsrichtung umgeformt sein. Sie können jedoch auch in gegenläufige Umfangsrichtung umgeformt sein, also aufeinander zu umgeformt sein. Bei zwei benachbarten Kontaktpins einer Phase so mit der in radialer Richtung betrachtet linke Kontaktpin nach rechts und der rechte Kontaktpin nach links umgeformt werden, wodurch deren gemeinsame Position ver mittelt wird. Bei mehr als zwei Kontaktpins entsprechend vorzugsweise in die Rich tung in der mehr Kontaktpins gleicher Phase vorhanden sind, beispielsweise die bei den linken Kontaktpins in Richtung der beiden rechten Kontaktpins bei vier parallelen Wicklungssträngen, wobei die jeweils inneren Kontaktpins entsprechend weniger um geformt sein können. Bei einer ungeraden Anzahl an Kontaktpins kann der mittlere entsprechend nicht umgeformt bleiben und die beidseitig benachbarten auf diesen zu umgeformt sein. Hierdurch kann gegenüber einer Umformung in eine Richtung der maximale Umformgrad der einzelnen Kontaktpins gering gehalten werden sowie der Abstand in beide Umfangsrichtungen, jedoch um einen etwas kleineren Betrag, ver größert werden.
Wicklung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtelemente zumindest einen Wendebereich aufweisen und als Hairpin oder Wel lenleiter ausgebildet sind.
Neben den Anschlussbereiche und Nutbereichen können die Drahtelemente auch ei nen zwischen den Nutbereichen vorgesehenen Wendebereich aufweisen, wodurch die Drahtelemente sogenannte Hairpins ausbilden, welche über ihre Anschlussberei che, die keinen Kontaktpin eines Wicklungsstrangs darstellen, miteinander in Reihe verbunden werden, um die Wicklungsstränge zu bilden.
Die Drahtelemente können auch eine Vielzahl an Nutbereiche und Wendebereichen aufweisen, wodurch sie einen Wellenförmigen Leiter ausbilden. Hierdurch wird pro Wicklungsstrang eine geringe Anzahl an Drahtelementen, gegebenenfalls nur ein Drahtelement benötigt.
Ausführungsformen einer Wicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakt pins zusätzlich um einen Twistwinkel in Umfangsrichtung umgeformt sind. Insbesondere bei der Verwendung von Hairpins sind die Anschlussbereich in Um- fangsrichtung, in der Regel je Lage in entgegengesetzter Richtung, um einen be stimmten Winkelbereich umgeformt. In diesen Fällen sind auch die Kontaktpins mit einem den weiteren Anschlusspins der Lage entsprechend Winkelbereich in Um- fangsrichtung umgeformt.
Wicklung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass pro Nut in radialer Richtung mehrere Nutbereiche von Drahtelementen in Lagen nebeneinander liegen, und dass die Kontaktpins in einer radial außenliegenden Lage angeordnet sind.
Zur vereinfachten Kontaktierung der Kontaktpins sind diese vorzugsweise in der ra dial äußersten und/oder radial inneren Lage angeordnet. Bevorzugte Ausführungsformen einer Wicklung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpins zusätzlich in radialer Richtung in einer den weiteren Lagen abge wandten Richtung umgeformt sind, um den Abstand zu radial benachbarten Wende bereichen und/oder vor allem Anschlussbereichen zu vergrößern.
Um einen ausreichenden Abstand in radialer Richtung hinsichtlich Kriechstrecken si cherzustellen sowie die Verbindung der Kontaktpins beziehungsweise der eventuell miteinander zu verbindenden Anschlussbereich von beispielsweise Hairpins zu er leichtern, sind die Kontaktpins oder bevorzugt die jeweiligen Lagen zueinander in ra dialer Richtung umgeformt. Dieser Abstand kann entsprechend durch Umformung beziehungsweise Aufweitung einer oder beider radial benachbarter Lagen erfolgen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Maschine mit einer Wicklung gemäß der Beschreibung als eine Statorwicklung und/oder Rotorwicklung der elektri schen Maschine. Hierdurch sind die entsprechenden Vorteile an der elektrischen Ma schine nutzbar, vor allem bei elektrischen Maschinen mit kleinem Durchmesser und/oder hoher Spannung, wie 800V.
Ebenfalls ein Aspekt der Erfindung ist ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine gemäß der Beschreibung, wodurch die Verwendung entspre chend klein bauender und/oder mit hoher Spannung betriebener elektrischer Maschi nen im Antriebsstrang verbessert wird.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Wicklung gemäß der Beschreibung ist ebenfalls ein Aspekt der Erfindung, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: e) Einsetzen der Drahtelemente in die Nuten eines Spulenkörpers, um mindestens zwei Lagen zu bilden; u) Umformen zumindest eines Teils der Kontaktpins zur Verringerung des Abstands in Umfangsrichtung zueinander; t) Twisten aller Kontaktpins und gegebenenfalls weiterer Anschlussbereiche einer Lage in eine Umfangsrichtung.
Nachdem die Drahtelemente, insbesondere Hairpins, in den Spulenkörper eingesetzt sind, werden die axial vorstehenden Anschlussbereich umgeformt, um die Wick lungsstränge auszubilden. Hierzu werden die Anschlussbereiche einer Lage in Um fangsrichtung um einen gleichen Winkel, dem Twistwinkel, umgeformt. Eventuelle Anschlussbereiche einer benachbarten Lage werden vorzugsweise in entgegenge setzter Richtung, insbesondere einen gleichen Winkelbetrag, umgeformt. Dieser Vor gang wird auch als twisten bezeichnet.
Vor oder nach dem Twisten werden die Kontaktpins einer gleichen Phase, die in be nachbarten Nuten angeordnet sind, zur Reduzierung des Abstands zwischen ihnen in Umfangsrichtung umgeformt. Für diese Umformung können die Kontaktpins in eine Richtung oder auch jeweils entgegengesetzte Richtungen umgeformt werden. Bei ei ner Umformung in eine Richtung oder in beide Richtungen, insbesondere bei einer ungeraden Anzahl von Kontaktpins pro Phase, kann auch ein Kontaktpin unverformt bleiben. Durch die Umformung können die im Rahmen der Wicklung beschriebenen Vorteile erreicht werden.
Ausführungsformen eines Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt w) der Abstand in radialer Richtung zumindest zwischen der Lage mit den Kontaktpins und der benachbarten Lage durch Umformen zumindest einer der Lagen in radialer Richtung vergrößert wird.
Vorteilhafterweise werden benachbarte Lagen in radialer Richtung aufgeweitet, damit sie einen größeren radialen Abstand zueinander aufweisen als deren Nutbereiche in den Nuten des Spulenkörpers. Auch hier kann entweder nur eine der Lagen in radia ler Richtung umgeformt werden oder beide. Werde beide umgeformt, kann die Um formung abhängig von der Ausgestaltung und Gesamtzahl der Lagen der Wicklung in entgegengesetzter oder gleicher radialer Richtung mit unterschiedlichem Betrag er folgen. Dieses Aufweiten - Schritt w) - kann jeweils vor oder nach dem weiteren Umform schritt - Schritt u) - und/oder Twisten - Schritt t) - erfolgen.
Verfahren gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt e) die weiteren Schritte in beliebiger Reihenfolge vorgenommen werden. Abhängig von der Prozesskette ist die Reihenfolge der Umformungen beliebig.
Ausführungsformen eines Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt u) vor Schritt t) erfolgt.
Da die Umformung der Kontaktpins zueinander gegenüber dem Twisten einen kleine ren Umformgrad beinhaltet, kann dieser vorteilhafterweise vor dem Twisten vorge nommen werden. Beim Twisten können anschließend die zueinander geformten Kon taktpins gemeinsam in Umfangsrichtung um den Twistwinkel umgeformt werden.
Ausführungsformen eines Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt u) die umgeformten Kontaktpins in die gleiche Umfangsrichtung umgeformt werden.
Alternative Ausführungsformen eines Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt u) zumindest zwei Kontaktpins umgeformt werden, und dass die um-ge- formten Kontaktpins in die entgegengesetzte Umfangsrichtungen umgeformt werden.
Die Merkmale der Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert wer den.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Elemente werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen: Fig. 1 zeigt einen Teil einer verteilten Wicklung nach dem Stand der Tech nik.
Fig. 2 zeigt einen zu Fig. 1 analogen Ausschnitt eines Ausführungsbei spiels.
Fig. 3 zeigt einen weiter vergrößert dargestellten Bereich mit einem Pol.
Fig. 3A bis 3C zeigen alternative Ausführungsbeispiels basierend auf Fig. 3.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines axialen Bereichs einer verteilten Wicklung. Dargestellt ist eine verteilte Wicklung mit Hairpins als Drahtelementen (D). Die im Spulenkörper an geordneten Drahtelemente (D) stehen mit Ihren Anschlussbereichen (T) axial über den Spulenkörper über. Die Anschlusspins (T) welche jeweils ein Ende eines Wick lungsstrangs darstellen sind die Kontaktpins (K) und sind im gezeigten Ausführungs beispiel länger als die weiteren Anschlussbereiche (T) ausgeführt.
Mit einem nicht zur Wicklung gehörenden Rahmen sind in Fig.1 zwei nebeneinander liegende Pole mit jeweils zwei Kontaktpins (K) von parallelen Wicklungssträngen markiert.
Die Kontaktpins (K) sind um einen gleichen Winkel in Umfangsrichtung getwistet, wie die weiteren Anschlussbereiche (T), weshalb diese mit den zumindest in Umfangs richtung äquidistant ausgebildeten Anschlussbereichen in radialer Richtung fluchtend angeordnet sind. Hieraus ergibt sich, dass auch die Kontaktpins (K) zueinander ei nen gleichen Abstand aufweisen. Dies führt zu dem Problem, dass zur Verbindung der Kontaktpins (K) mit einer Leistungselektronik diese jeweils einzeln mit einer Ver schaltungsanordnung verbunden werden müssen und der Abstand zwischen unter schiedlichen Phasen, insbesondere hinsichtlich erforderlicher Kriechstrecken, vor al lem bei Hochvoltanwendungen, sehr gering und unter Umständen nicht ausreichend ist. Fig. 1 stellt somit auch eine mögliche Ausgangssituation für die vorliegende Erfin dung dar.
Fig. 2 ist analog zu Fig. 1 aufgebaut, weshalb auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied zu Fig. 1 sind jedoch die Kontaktpins (K) zusätzlich, zu einem mit den weiteren Anschlussbereichen (T) gleichen Twistwinkel, in Umfangsrichtung umgeformt, um den Abstand zwischen Kontaktpins (K) gleicher Phase beziehungs weise den parallelen Wicklungssträngen eines Pols einander anzunähern.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei parallele Wicklungsstränge vor gesehen. Wie im Vergleich mit Fig. 1 deutlich erkennbar sind die Abstände zwischen den Kontaktpins (K) unterschiedlicher Phasen vergrößert, wodurch auch die Kriech strecken vergrößert und somit die Isolierung zueinander verbessert ist.
Fig. 3 zeigt beispielhaft ebenfalls zwei Kontaktpins (K) paralleler Wicklungsstränge eines Pols. Diese sind in Fig. 3 entsprechend mit „1“ und „2“ markiert.
Für eine erfindungsgemäße Umformung dieser beiden Kontaktpins (K) bestehen drei alternative Möglichkeiten für deren Umformung zueinander. Die Umformbewegung dieser drei Varianten sind schematisch mit Pfeilen in Fig. 3 angedeutet und mit „A“, „B“ oder „C“ unterschieden. Das Ergebnis der drei Varianten ist jeweils in den ent sprechend mit Fig. 3A, 3B und 3C aufgeführten Figuren dargestellt.
In Fig. 3A wurde der mit „2“ markierte Kontaktpin (K) in Richtung des mit „1“ markier ten Kontaktpin (K) umgeformt, wodurch die Kriechstrecken zu in der Fig. 3 rechts lie genden Bauteilen entsprechend vergrößert wird.
In Fig. 3B wurde entsprechend entgegengesetzt zu Fig. 3A der mit „1“ markierte Kon taktpin (K) in Richtung des Kontaktpins (K) „2“ umgeformt, was entsprechend die Kriechstrecken zu links liegenden Bauteilen vergrößert. Bei Fig. 3C wurden beiden Kontaktpins (K), also „1“ und „2“ jeweils aufeinander zu umgeformt und liegen somit zwischen den Anschlussbereichen (T) der benachbarten weiteren Lagen. Dadurch wurden die Kriechstrecken zu beiden Seiten vergrößert und gleichzeitig der Umformgrad der umgeformten Kontaktpins (K) gegenüber den Vari anten in Fig. 3A und 3B geringer gehalten.
Fig. 4 zeigt eine weiteres Ausführungsbeispiel in einer Darstellung analog zu den Fig. 3, 3A, 3B oder 3C, wobei drei parallele Wicklungsstränge und somit drei benachbarte Kontaktpins (K) pro Pol vorgesehen sind.
Die einzelnen Kontaktpins (K) sind analog zu Fig. 3 mit „1“, „2“ und „3“ markiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktpins (K) „2“ und „3“ analog zu Fig. 3A in Richtung des Kontaktpins (K) „1“ umgeformt, wobei Kontaktpin (K) „3“ entspre chend stärker als Kontaktpin (K) „2“ umgeformt ist.
Alternativ sind entsprechend analog zu Fig. 3B oder 3C Umformungen in die andere Richtung oder beide Richtungen möglich. Bei einer Umformung analog zu Fig. 3C kann entweder der mittlere Kontaktpin (K) „2“ nicht zusätzlich umgeformt belassen werden, oder aber mit einem entsprechend geringeren Umformgrad in Richtung ei nes der beiden anderen Kontaktpins (K) „1“ oder „3“ umgeformt sein.
Die Erfindung ist weiter auch nicht auf die beschriebenen Ausführungen einge schränkt. Es können wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen und miteinander kombiniert werden. Bezuaszeichen
D Drahtelement
T Anschlussbereich
K Kontaktpin

Claims

Patentansprüche
1. Verteilte Wicklung für eine elektrische Maschine mit einem Spulenkörper der eine Vielzahl von über den Umfang verteilte Nuten aufweist, wobei die Wick lung eine Lochzahl von mindestens zwei aufweist, wobei mindestens zwei pa rallele Wicklungsstränge pro Pol vorgesehen sind, wobei jeder Wicklungs strang aus mindestens einem Drahtelement (D) besteht, welches zumindest einen in einer Nut axial verlaufenden Nutbereich und an beiden Enden einen Anschlussbereich (T) aufweist, wobei die Anschlussbereiche (T) axial über den Spulkörper vorstehen, wobei jeder Wicklungsstrang durch Anschlussbe reiche (T) ausgebildete Kontaktpins (K) an beiden Enden aufweist, und wobei zumindest ein Teil der Kontaktpins (K) einer gleichen Phase in benachbarten Nuten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der benachbarten Kontaktpins (K) einer gleichen Phase in Umfangsrichtung um geformt ist, um deren Abstand zueinander zu minimieren.
2. Wicklung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpins (K) in Umfangsrichtung aufeinander zu gebogen sind, wobei die Kontaktpins (K) jeweils in Richtung auf die Mehrzahl der weiteren benachbarten Kontaktpins (K) mit gleicher Phase umgeformt sind.
3. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtelemente (D) zumindest einen Wendebereich aufweisen und als Hairpin oder Wellenleiter ausgebildet sind.
4. Wicklung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kontaktpins (K) zusätzlich um einen Twistwinkel in Um fangsrichtung umgeformt sind.
5. Wicklung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass pro Nut in radialer Richtung mehrere Nutbereiche von Drahtele menten (D) in Lagen nebeneinander liegen, und dass die Kontaktpins (K) in einer radial außenliegenden Lage angeordnet sind.
6. Wicklung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpins (K) zusätzlich in radialer Richtung in einer den weiteren Lagen abgewandten Rich tung umgeformt sind, um den Abstand zu radial benachbarten Wendeberei chen und/oder vor allem Anschlussbereichen (T) zu vergrößern.
7. Elektrische Maschine mit einer Wicklung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 als eine Statorwicklung und/oder Rotorwicklung.
8. Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine gemäß An spruch 7.
9. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend die Schritte: e) Einsetzen der Drahtelemente (D) in die Nuten eines Spulenkörpers, um mindestens zwei Lagen zu bilden; u) Umformen zumindest eines Teils der Kontaktpins (K) zur Verringerung des Abstands in Umfangsrichtung zueinander; t) Twisten aller Kontaktpins (K) und gegebenenfalls weiterer Anschlussberei che (T) einer Lage in eine Umfangsrichtung.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt w) der Abstand in radialer Richtung zumindest zwischen der Lage mit den Kontaktpins (K) und der benachbarten Lage durch Umformen zumindest einer der Lagen in radialer Richtung vergrößert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt e) die weiteren Schritte in beliebiger Reihenfolge vorge nommen werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt u) vor Schritt t) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt u) die umgeformten Kontaktpins (K) in die gleiche Umfangsrichtung umgeformt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt u) zumindest zwei Kontaktpins (K) umgeformt werden, und dass die umgeformten Kontaktpins (K) in die entgegengesetzte Umfangsrichtungen umgeformt werden.
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